金氰化所需的基本药剂是氰化物、氢氧离子和溶解氧，由于现在金和银的浸出是处理很复杂的矿石，所以，氰化法的成功应用不仅取决于金和银的溶解特性，也取决于被溶解矿物的特性。有关专家对存在于硫化矿物中的金和银在氰化物溶液中的溶解特性的早期研究，显示了不大一致的异常情况，主要问题是：重金属成分(如铜、铁和锌)显著地增加氰化物和氧的耗量。据观察，某些重金属(如铅、汞和铊)氰化期间提高了金的溶解速度，这些现象的基本原理还没有充分被理解。
许多年来已经意识到了溶解氧对金浸出效果，在此领域中大多数研究主要涉及氧对金浸出的影响，而很少注意到过饱和的氧与存在的硫化物结合起来对金和银溶解产生的影响。系统地探讨有各种硫化矿物存在时，在空气饱和及富氧的系统中金和银溶解的动力学是很有必要的。
一、试验设备和步骤
用旋转盘技术研究氰化物溶液中金和银溶解的动力学，因为该技术容易提供具有重现性的结果，同时旋转盘的表面积不变，这种几何结构可以很好地实现质量传递。因为金通常与银呈合金状态存在，所以金盘是由已知数量的纯金和银制造的(99.39%Au, 0.30%Ag，厚度1.5mm)，而银盘是由纯银箔制造的(99. 99%Ag,厚度0.27mm)。盘的直径和表面积分别为0.925cm2和0.672cm2，盘安装在聚四氟乙烯棒上，每次试验后卸下，用灵敏度达0.0001mg的微量天平称重。每次试验前，盘的表面使用Al2O3粉末抛光并用去离子水冲洗，而每次试验均使用一个新的银盘。所有的试验都是在室温22℃±1℃下进行的。当浸出1、2、3和4h后，取中间样品10mL测定氰化物浓度并分析金属含量。采用硝酸银滴定法测虽氰化物浓度，原子吸收分光光度计分析金属含量。
样品首先破碎排除脉石。这次试验中所用的硫化矿物金银含量很少，金小于1.40g/t，实际上不含银。样品用Baur式环形粉碎机研磨到80%-200目，贮存在冷却器中，以防进一步氧化。经过微型磁棒的旋转(90rpm )，保持矿物呈悬浮状态。为保持浸出期间溶解氧的浓度达到32×10-6，使用了医用级氧。全部试验都在下述条件下进行：
氰化物浓度：0.25g/L NaCN ；硫化物添加量：1g/L；转速：400rpm；pH：10.5；溶解氧浓度:8X10-6和32X10-6；浸出时问：4h；金盘：99.39%Au，0.30%Ag；银盘：99.99%Ag。
二、结果
1.没有硫化矿物时氰化物溶液中金和银的溶解
首先，金和银的溶解试验是在没有添加任何外来物质的标准条件下进行的。金溶解速度和时间的试验结果指出，速度方程式有零点座标。金和银的溶解速度分别为1.246和1.101mg/cm2·h。
试验中也研究了1g/L情性固体颗粒对金和银溶解速度的影响，在浸出初期3h内硅石对金溶解速度影响较小，但4h后，金的溶解速度减少到1.098mg/cm2·h。溶解速度的减少可能是由于在溶液中硅石泥部分地屏蔽了金盘表面所致。在硅石矿浆中，当溶解氧浓度从
8×10-6增加到32×10-6时，在浸出4h后，金溶解速度从1.098提高到1.146mg/cm2·h。变暗的亮褐色表面是由于金盘与氰化物溶液接触而形成的。
硅石的存在对银的溶解速度没有影响，而氧对银的溶解是有利的。当溶解氧从8×10-6增加到32×10-6时，银的溶解速度从1.101提高到5.119mg/cm2·h，在上述两种情况下，银盘表面都产生变暗的亮灰白色薄膜。
硅石矿浆中金和银的溶解速度被用作速度的比较标准，据此可以确定某些矿物或氧的浓度对浸出过程产生消极的或积极的影响还是没有影响。
2.黄铁矿(FeS2)、黄铜矿(CuFeS2)和镍黄铁矿[(Fe,Ni)9S8]的影响
通常，这三种硫化矿物对金溶解速度的影响不同，在大气条件下有消极影响，而在富氧条件下有积极的影响。氧对金溶解速度的影响在镍黄铁矿和黄铜矿矿浆中比在黄铁矿矿浆中更明显。在8×10-6O2的溶液中，黄铜矿和黄铁矿使金的溶解速度减少到标准金溶解速度的50%，镍黄铁矿使金的溶解速度减少到标准金溶解速度的25%。在
32×10-6O2的溶液中，在黄铁矿矿浆的情况下，金的溶解速度接近标准速度，但在黄铜矿和镍黄铁矿矿浆中，金的溶解速度分别比标准速度提高了75%或大于100% 。金的溶解速度随浸出时间增加而提高，如在富氧的黄铁矿矿浆中，金的溶解速度从0.923mg/cm2·h(浸出1h)提高列1.325mg/cm2·h（浸出4h ）。还发现在黄铁矿和黄铜矿矿浆中，氰化物和氧的耗量比在镍黄铁矿矿浆中低，镍黄铁矿存在时，氰化开始时的NaCN浓度为0.25g/L，O2浓度为8×10-6，浸出4h结束时NaCN浓度为0.165g/L，O2浓度为6.8X10-6；而在黄铁矿和黄铜矿矿浆中相应的数据为0.220及 0.215g/L NaCN及8.3和7.1X10-6O2，在硅石矿浆中的最终浓度是0.23g/L NaCN和8.3×10-6O2。
在银的氰化中，这组硫化物对银的溶解有消极影响，在大气条件下银的溶解速度稍有减少，在黄铁矿矿浆中，从标准溶解速度1.101mg/cm2·h减少到0.893mg/cm2·h，而在黄铜矿和镍黄铁矿矿浆中，实际上减少到零。当溶解氧提高到32X10-6时，在黄铁矿、黄铜矿和镍黄铁矿存在的情况下，浸出4h后，银的溶解速度分别提高到3.103、1.176和2.548mg/cm2·h。这些速度仍然低于富氧硅石矿浆中的速度(5.119mg/cm2.h)。
与金氰化相似，当银氰化时，在镍黄铁矿矿浆中氰化物和氧的耗量高于在黄铁矿和黄铜矿矿浆中的耗量。与金系统不同，在黄铁矿矿浆中，在银盘上产生一层变暗浅黄色薄膜，在8X10-6O2的黄铜矿矿浆中银盘表上出现一层黑色薄膜，而在富氧的黄铜矿矿浆中银盘上则生成一种浅灰色的涂层。镍黄铁矿矿浆中的银盘表面与硅石矿浆中银盘表面相似。
3.磁黄铁矿(Fe7S8) 、辉钼矿(MoS2)和闪锌矿(ZnS)的影响
当磁黄铁矿、辉钼矿和闪锌矿存在时，金的溶解速度随浸出时间增加而提高。在8×10-6O2的磁黄铁矿、辉钼矿的闪锌矿矿浆中，最初1h金的浸出速度分别为1.399、1.295和0.997mg/cm2·h，在富氧的溶液中分别提高到1.414、1.533和1.696mg/cm2·h。据报道，磁黄铁矿的存在有阻碍作用，其原因可能是：(1)在磁黄铁矿中存在黄铁矿；(2)比这次试验中使用的磁黄铁矿浓度较高。
在8X10-6O2的溶液中，当磁黄铁矿和辉钼矿存在时，浸出3h以上银的溶解速度减少50%，而在闪锌矿矿浆中银的溶解速度与硅石矿浆中的速度相似。在磁黄铁矿和辉钼矿表面上生成的钝化薄膜(浅黄色暗化产品)，会使氰化物和氧的耗量降低。
富氧矿浆中的结果说明，当这些硫化物存在时，与8X10-6O2溶液中的速度相比银的溶解速度提高1～2倍。在32X10-6O2的闪锌矿矿浆中，银的溶解速度类似于标准的溶解速度，磁黄铁矿和辉钼矿的存在导致银的溶解速度随浸出时间的增加而降低。
4.方铅矿(PbS）和砷黄铁矿(FeAsS)的影响
方铅矿和砷黄铁矿对金和银溶解速度的影响很大程度上有异于本次试验中讨论的其它硫化矿物。在8X10-6O2的氰化物溶液中添加方铅矿和闪锌矿会产生很大的加速作用，而在富氧矿浆中则会出现阻碍作用。在8X10-6O2的方铅矿矿浆中金的溶解速度从1.503mg/cm2·h(浸出1h)提高到2.987mg/cm2·h(浸出4h)。在砷黄铁矿矿浆中，其相应的速度从1.384mg/cm2·h提高到2.422mg/cm2·h。在富氧的方铅矿矿浆中，金的溶解速度几乎减少到零。在富氧的砷黄铁矿矿浆中，金的溶解速度从1.324mg/cm2·h（浸出1h）提高到1.622mg/cm2·h(浸出4 h)。不过，在32X10-6O2时的试验中，速度则低于8X10-6O2试验时的速度。
方铅矿和砷黄铁矿对银溶解速度的影响不同于对金的影响。一般来说，在方铅矿矿浆中，银的溶解速度低于砷黄铁矿矿浆中的速度。在8X10-6O2的方铅矿矿浆中，银的溶解速度是1.607mg/cm2·h，而在8X10-6O2的砷黄铁矿矿浆中，在最初的3h浸出期间，是1.939mg/cm2·h。然而，在浸出4h期间，在方铅矿矿浆中，浸出速度提高到1.82mg/cm2·h，而在砷黄铁矿矿浆中减少到1.745mg/cm2·h，在富氧的砷黄铁矿矿浆中，银的溶解速度与在硅石矿浆中前2h的浸出速度相同，但2h后，随漫出时间的增加，曲线陡度逐渐变小。在富氧的方铅矿矿浆中，银的溶解速度降低到接近8X10-6O2的硅石矿浆中的速度。
这些结果说明，溶液中少量的铅离子对金和银的溶解速度均有加速作用。当溶解的方铅矿超过一定量时，将显著妨碍金和银的溶解。据有关文献记载，方铅矿对溶解速度的消极作用是由于金和银的表面生成了PbSO4、Pb(CN)2和Pb(OH)2。
5.辉铜矿(Cu2S)和辉锑矿（Sb2S)的影响
在8X10-6O2的溶液中添加1g/L辉铜矿或辉锑矿时，则完全终止金和银的溶解，由于溶解铜而消耗了氰化物和氧是辉铜矿对溶解速度产生阻止作用的基本原因。在8X10-6O2的溶液中，使用1g辉铜矿经4h浸出，大约可以溶解42%的铜。在第一个小时浸出时，氰化物浓度从0.25g/L降低到0.06g/L，而氧的浓度则从8.4X10-6降低到2.4X10-6。在富氧矿浆中，会溶解更多的铜和消耗更多的药剂，在银表面形成的黑色的铜硫氰酸盐—Cu(SCN)2薄膜，阻止银的溶解。
辉锑矿对金和银溶解的阻碍作用可能主要是由于在盘的表面生成了钝化膜。试验表明，在金盘表面上显示出变暗的深褐色，在银盘表面上显示出变暗的淡红褐色。
三、讨论
从上述试验结果可见，在大气和富氧的条件下，硫化矿物对金和银溶解速度的影响，可以粗略地将硫化矿物分成4组。第1组由辉铜矿和辉锑矿组成。在8X10-6O2和32X10-6O2的溶液中，这些矿物能完全阻止金和银的溶解，因为它们在氰化物溶液中的高溶解性会导致氰化物和氧的消耗或在盘的表面上生成钝化薄膜。第2组由方铅矿和砷黄铁矿组成。其特点是，对金和银的溶解有加速和阻止作用。在8X10-6O2的溶液中，只有少量的金属离子被溶解，因而提高了金和银的溶解度。当溶解氧达到32X10-6时，则有大量的方铅矿和砷黄铁矿被溶解，因此，金和银的溶解速度明显降低，有时，实际上达到零，这取决于硫化物的浓度。第3组包括磁黄铁矿、辉钼矿和闪锌矿。在氧富集时，对金的溶解有加速作用，而对银的溶解有不利的影响，在这些矿物存在时，富氧可能显著提高银的溶解速度。第4组由黄铁矿、黄铜矿和镍黄铁矿组成。它们的特点是，在大气条件下能强烈地阻止金的溶解，而在富氧矿浆中有显著地加速作用。这类硫化矿物有8X10-6O2的溶液中，对银的溶解速度产生抑制作用。富氧溶液能不同程度地提高银的溶解速度，在黄铁矿和镍黄铁矿存在的条件下提高得更多，而当黄铜矿存在时则提高得较少。
硫化矿物的加速和阻止作用与矿物的溶解性和氰化物的耗量有关。矿物溶解得越多，氰化物消耗得越多，金和银溶解的速度就越低，详见下表。
? ? 硫化物存在时氧对氰化物耗量的影响
|
矿物
|
氰化物耗量(mg/mg Au)
|
氰化物耗量(mg/mg Ag)
|
|
8×10-6O2
|
32×10-6O2
|
减少%
|
8×10-6O2
|
32×10-6O2
|
减少%
|
|
硅石
|
6.78
|
5.73
|
15.49
|
8.50
|
2.51
|
70.47
|
|
黄铁矿
|
14.49
|
7.02
|
51.55
|
15.02
|
5.99
|
60.12
|
|
黄铜矿
|
14.00
|
4.60
|
67.14
|
163.26
|
9.49
|
94.16
|
|
镍黄铁矿
|
85.86
|
8.01
|
90.67
|
150.88
|
11.68
|
92.26
|
|
磁黄铁矿
|
5.73
|
5.32
|
18.80
|
15.15
|
2.38
|
84.29
|
|
辉钼矿
|
5.37
|
4.29
|
20.11
|
21.88
|
2.49
|
88.62
|
|
闪锌矿
|
6.41
|
3.95
|
38.38
|
6.37
|
3.20
|
49.76
|
|
方铅矿
|
4.98
|
88.24
|
-1671.89
|
8.18
|
5.19
|
36.55
|
|
砷黄铁矿
|
5.22
|
8.03
|
-53.83
|
8.53
|
4.24
|
50.29
|
|
辉铜矿
|
15333.33
|
7666.67
|
50.00
|
5750.00
|
11500.00
|
-100.00
|
|
辉锑矿
|
6000.00
|
833.33
|
86.11
|
1000.00
|
34.56
|
96.54
|
硫化矿物还可能以其它方式影响贵金属的溶解。例如，硫可溶解于氰化物溶液中生成硫氰酸盐，或与氧反应生成硫化物和硫酸盐。据文献记载，少量的硫化物离子(0.5mg/L）就有一定的阻碍作用。记载的电化学研究结果也表明，硫化矿物的阴极反应可能阻碍或加速贵金属的溶解。通常，少量的硫化矿物(辉铜矿和辉锑矿等)溶解在氰化物溶液中，可能加速贵金属的溶解。相反，若有大量硫化矿物溶解在氰化物溶液中，则会阻碍贵金属的溶解。硫化矿物溶解的程度，取决于矿物类型和溶解氧的浓度。
五、结论
从上述试验结果可以得出结论：硫化矿物对金和银溶解速度的影响与矿物类型和溶解氧的浓度关系十分密切。在硫化矿物存在时，金和银的相对溶解速度归纳如下：溶解速度大于硅石矿物的能加速金和银的溶解速度，而其它的矿物则阻碍金和银的溶解速度。
大气条件下的金体系：方铅矿>砷黄铁矿>磁黄铁矿>闪锌矿>辉钼矿>硅石>黄铜矿>黄铁矿>镍黄铁矿>辉铜矿>辉锑矿。
氧饱和条件下的金体系：镍黄铁矿>黄铜矿>磁黄铁矿>闪锌矿>辉钼矿>砷黄铁矿>黄铁矿>硅石>方铅矿>辉锑矿>辉铜矿。
大气条件下的银体系：方铅矿>砷黄铁矿>闪锌矿>硅石>黄铁矿>辉钼矿>磁黄铁矿>镍黄铁矿>黄铜矿>辉锑矿>辉铜矿。
氧饱和条件下的银体系：硅石>闪锌矿>辉钼矿>砷黄铁矿>磁黄铁矿>黄铁矿>镍黄铁矿>方铅矿>黄铜矿>辉锑矿>辉铜矿。
